王龍

摘 要：在我廠大檢修中，芳烴裝置加熱爐鼓風機16-K-03實現(xiàn)了由工頻改變頻的成功改造，改變了以往能耗大、經(jīng)濟效益差、易造成設備損壞等諸多問題。西門子SINAMIC GH180系列變頻器堪稱完美無諧波變頻器，其具有較低的運行成本、精確地過程控制、低維護成本、高生產(chǎn)效率、高可靠性、直觀的人機交流界面等多方面優(yōu)勢。本文從變頻器的結(jié)構(gòu)及工作原理、調(diào)試及運行維護、變頻改造的意義等方面為大家呈現(xiàn)16-K-03工頻改變頻的成功案例，為今后同類變頻器改造提供了借鑒范例。

關鍵詞：變頻器 調(diào)試 運行 節(jié)能

一、西門子GH180型高壓變頻器組成結(jié)構(gòu)及工作原理

高壓變頻器旁路柜和變頻器柜組成，變頻器柜由輸入部分、變壓器部分、單元部分、輸出部分、控制部分組成。

變壓器的原邊繞組采用星形接法，而副邊有多個繞組，采用延邊三角形接法，輸出電壓為750V，視所需配置的功率單元數(shù)量，形成18-48脈沖的電源質(zhì)量。變頻器由15個功率單元組成，每個功率單元電壓為750V，相同5個單元串聯(lián)，輸出相同的基波電壓，相同載波之間的電角相等，互相疊加，增加了輸出電壓的開關頻率和電平。輸出電壓=5×750×=6495V達到電網(wǎng)電壓的水平。

二、變頻器調(diào)試過程及問題的解決處理

2.1調(diào)試過程。首先在變頻器出線電纜不接的情況下空載調(diào)試。

①送變頻器380V控制電源，送旁路柜220V控制電源。②檢查變頻器邏輯控制板各指示燈指示正常并根據(jù)現(xiàn)場電機設置變頻器參數(shù)。③手動起停冷卻風扇，判斷風扇轉(zhuǎn)向正確。④試驗旁路柜刀閘位置及變頻器故障對配電柜的聯(lián)鎖。⑤將配電柜斷路器送至運行位置，現(xiàn)場操作柱起動，配電柜合閘。⑥將開關打至就地位置，通過操作面板起動變頻器，變頻器運行，并且通過面板可以正常調(diào)節(jié)頻率，點擊停止，變頻器停運。⑦將開關打至遠方位置，此時儀表DCS變頻器就緒指示燈已點亮，經(jīng)實驗遠程起動、停止、頻率給定均能正常實現(xiàn)。

隨后將變頻器出線電纜正常連接，脫開電機聯(lián)軸器，進行帶載調(diào)試。應工藝要求，變頻器設定了最低轉(zhuǎn)速，起動變頻器后電機以10%低轉(zhuǎn)速開始運行，通過面板和DCS分別調(diào)速，電機轉(zhuǎn)速均能正確響應，面板的輸出電壓、電流及中控室電流也都顯示正常。

2.2接線調(diào)試遇到的問題及解決方法。

2.2.1停機狀態(tài)拍下急停按鈕配電柜合閘。調(diào)試過程中，在模擬變頻器故障閉鎖配電柜環(huán)節(jié)，方案為拍下急停按鈕，現(xiàn)場操作柱合閘無效，而在實際操作中，在拍下急停按鈕瞬間，配電柜合閘。

故障原因分析：原因有二，1、查閱圖紙后發(fā)現(xiàn)圖紙中未給出任何變頻器故障閉鎖配電柜合閘的連鎖。配電柜的連鎖接點共有3組，分別是變頻方式合閘指令、工頻遠程合閘條件、變頻系統(tǒng)斷路器分閘指令，配電柜內(nèi)分別接入綜保的開入量X110：10、X110：11、X110：8，另一端分別接入旁路柜21/25、27/25、37/41端子，除此之外再無其他連鎖。在咨詢廠家后得到答復，變頻器并不給配電柜發(fā)出合閘指令，所謂變頻方式合閘指令實際應為變頻方式合閘條件，應于工頻合閘條件并聯(lián)后直接接入合閘回路;2、變頻器實際X2：43/X2：44為一對開點，X2：45/X2：46為一對閉點，其允許合閘命令由X2：45/X2：46發(fā)出，分閘命令由X2：43/X2：44發(fā)出，而圖紙所示正好相反，因此在拍下急停按鈕后X2：43/X2：44實際由分到合，進入到綜保開入量以后綜保發(fā)出合閘指令，導致配電柜直接合閘。

解決方法：修改圖紙，并對接線進行調(diào)整，聯(lián)鎖功能得以正常實現(xiàn)。

2.2.2配電柜合閘瞬間速斷跳閘。在上電調(diào)試環(huán)節(jié)，現(xiàn)場操作柱起動，配電柜合閘瞬間跳閘，綜保報速斷跳閘，動作值為5.94倍In。

故障原因分析：變頻器額定電流為47A，16-K-03額定電流為36.9A，實際二者并不完美匹配，經(jīng)詢問廠家，隔離變壓器勵磁涌流較大，一般為額定電流的8-10倍，即376-470A，而16-K-03綜保速斷整定值為5.16，387A，無法躲過合閘時的沖擊電流，因此會速斷跳閘。

解決方法：為躲過沖擊電流，我們將速斷保護定值適當放大，同時為防止頻繁沖擊對變壓器造成損害，我們將合閘間隔控制在0.5小時左右。經(jīng)探討和實驗，動作值在5.4-6.6倍之間，為最大限度提高躲過變壓器沖擊電流的成功率，同時又不失對工頻運行狀態(tài)下的電機的保護，我們將定值改為6.41，為變壓器額定電流的10.2倍，是電機額定電流的13倍，另外建議生產(chǎn)在沒有檢修作業(yè)需短時停機時只需遠程停止變頻器運行，不必在現(xiàn)場操作柱操作分閘斷路器。

三、定期維護及檢查

3.1連接線的檢查。變頻器投用一年后，之后每6個月需對所有內(nèi)部接線進行檢查，包括一次電源進線及饋線、接地線、功率單元固定螺栓、二次接線等，查看螺栓是否發(fā)生松動，電纜是否發(fā)生發(fā)熱、變色、破損等現(xiàn)象。高壓變頻器長時間停機后恢復運行，應使用2500V兆歐表測量其絕緣電阻，測試絕緣合格后，才能啟動高壓變頻器，因變頻器出線一側(cè)禁止搖測絕緣，測量電機絕緣時需將出線電纜與變頻器脫開，單獨搖測電機絕緣。

3.2灰塵的清除。機柜內(nèi)部的灰塵必須定期清理（至少一年1次）。允許輕微、干燥、絕緣的污染物，但由灰塵和高濕度導致的污染物必須被清理，尤其是陶瓷半導體器件和絕緣支座的表面必須保持清潔和干燥。清理時使用干抹布或刷子，衛(wèi)生死角可使用真空吸塵器進行清理。

四、變頻改造的意義

在變頻改造之前，16-K-03加熱爐鼓風機的流量控制是通過電磁閥控制出口的開度來實現(xiàn)的，這種方法能耗較大，經(jīng)濟效益差，易造成設備損壞，而且在實際運行中，系統(tǒng)需求的風量會隨工況的變化而變化，造成大部分功率消耗在擋板的節(jié)流過程中，從而造成能源的極大浪費。通過變頻改造，實現(xiàn)了電機無極調(diào)速，調(diào)速范圍寬，調(diào)節(jié)精度高，效率高，并實現(xiàn)了電動機的軟啟動，減小了起動沖擊及設備磨損。下面我們通過簡單計算來了解其節(jié)能效益。

三相異步電動機的功率計算公式：

假設一年中不間斷運行，時間

工頻運行時電壓、電流以及功率因數(shù)分別為。

則根據(jù)公式：

年用電量為：

變頻運行時電壓、電流以及功率因數(shù)分別為

則根據(jù)公式：

年用電量為：

年節(jié)省電量：

按照每度電電費0.65元計算，每年節(jié)省費用：

972360×0.65=632034元

經(jīng)過粗略計算，16-K-03變頻改造項目的節(jié)能效益還是非?？捎^的。

結(jié) 語

通過西門子GH180型高壓變頻器在加熱爐鼓風機16-K-03上的應用，可見其一，它能切實節(jié)約電能損耗，降低了生產(chǎn)成本;其二，它增大了系統(tǒng)調(diào)速范圍，提高了調(diào)速的精度，使生產(chǎn)操作更加靈活;其三，實現(xiàn)了電機軟啟動，減小對設備及電網(wǎng)的沖擊，延長了設備的使用壽。

參考文獻

[1] SINAMICS完美無諧波變頻器GH180用戶使用手冊

[2] 許振茂.變頻調(diào)速裝置及其調(diào)試運行與維修.北京兵器工業(yè)出版社1994